JPS6337893B2 - - Google Patents

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JPS6337893B2
JPS6337893B2 JP55104049A JP10404980A JPS6337893B2 JP S6337893 B2 JPS6337893 B2 JP S6337893B2 JP 55104049 A JP55104049 A JP 55104049A JP 10404980 A JP10404980 A JP 10404980A JP S6337893 B2 JPS6337893 B2 JP S6337893B2
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JP
Japan
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detection element
gas
electrode
electrodes
pipe
Prior art date
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JP55104049A
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English (en)
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JPS5728241A (en
Inventor
Minoru Oota
Etsuro Yasuda
Tomio Kawakami
Yoichi Kotanshi
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
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Priority to US06/286,346 priority patent/US4478067A/en
Priority to DE3129107A priority patent/DE3129107C2/de
Publication of JPS5728241A publication Critical patent/JPS5728241A/ja
Publication of JPS6337893B2 publication Critical patent/JPS6337893B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば三元触媒を使用したフイード
バツク方式の排気ガス浄化システムに採用して好
都合なガス成分検出器に関するものである。
従来、例えば内燃機関の空燃比を検出する方式
の1つとして排気ガス成分に感応するTiO2(二酸
化チタン)等の金属酸化物よりなるガス検出素子
を用い、これの電気抵抗値の変化を検出する方法
がある。従来のガス検出器のガス検出素子部は第
1図ア〜ウのような形状になつている。即ち、ガ
ス雰囲気変化により電気抵抗値変化を検出するた
めの一対の白金等よりなる電極2a、触媒が担持
されている酸化チタン等の金属酸化物焼結体のガ
ス検出素子1、およびガス検出素子1の電極2a
を通す一対の同一径の貫通穴3aを有した筒状セ
ラミツクス体3を備えており、この筒状セラミツ
クス体3にはガス成分検出素子1を保持する溝3
cおよび排気ガスがガス検出素子1にあたるよう
にした溝3bを設けられており、第1図アのよう
にガス検出素子1が収納される。
例えば、三元触媒を使用したフイードバツク方
式の排気ガス浄化システムの場合、排気ガス中の
有害成分であるCO、HC、NOxを同時に浄化す
るために空燃比(A/F)を理論空燃比に制御す
る。しかしながら、機関の始動暖機時、高負荷が
必要な時などにドライバビリテイなどを考慮して
空燃比を過濃(リツチ)にする場合がある。この
ような場合、とくに低温でスス(カーボン)が排
気ガス中に多量に発生し、ガス検出素子1の表面
に付着するという事実を発見した。
即ち、第1図エ及び第1図オに示したようにカ
ーボン等の導電性物質1aが表面に付着すると、
付着物1aの抵抗がガス検出素子1の抵抗に並列
に入るようになり、その結果第1図カに示した等
価回路を形成し、ガス検出素子の電極2a間にリ
ーク電流が生ずる。従つて、ガス検出素子1の示
す電気抵抗値を正しく検出できないという不具合
があつた。ここに、第1図カのRsはガス検出素
子1の抵抗、Rcは付着物1aの抵抗、Rrは基準
抵抗である。
又、ガス検出素子1の電気抵抗値を取出す一対
の電極2aは、耐熱性、耐薬品性等を考慮して、
Pt、pt−Ph合金などの貴金属の材料が採用され
ている。又、このような材料であつても、線径が
細いと耐久性に乏しく通常0.5mm程度のものが使
用されている。しかしながら、これらの材料は非
常に高価であるため、ガス成分検出器全体のコス
ト高の大きな要因でもあつた。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、
一対の電極の表面及び、この一対の電極とガス検
出素子との接続部の表面に、絶縁性を有しかつガ
ス不浸透性の膜を形成させることによつて、カー
ボン等による電気信号の狂い、電極の熱、カーボ
ン、雰囲気による劣化、折損を防止し、耐久性の
あるガス成分検出器を提供することを目的とす
る。
以上本発明を図に示す実施例について説明す
る。第2図乃至第4図において、1は酸化チタ
ン、酸化スズ等の金属酸化物焼結体よりなる検出
素子で触媒が担持してある。2aは検出素子1に
埋設されている一対の白金等よりなる電極、2b
は電極2aに溶接されて電気的に接続導通してい
るステンレス等の耐熱性金属よりなる一対のサブ
リード線、3は前記電極2aおよびサブリード線
2bが挿入される一対の細い同一径の貫通穴3a
を有し、ほぼ中央付近で外径が大きくなつている
部分を有している筒状セラミツク体で、アルミナ
等の耐熱かつ電気絶縁性セラミツクで構成してあ
る。このセラミツク体3の検出素子側には、検出
素子1を保持する溝3b、および排気ガスが検出
素子1に当たるようにした溝3cが設けてある。
2cは耐熱性、絶縁性かつガス不浸透性の例え
ばガラス等よりなる膜で、検出素子1の底部即
ち、電極2aと検出素子1とが接触している部分
で、電極2a間に電極2aを囲むようにつけられ
ている。又、膜2cには排気ガスと接触する電極
2aの表面にもつけられる。この膜2cを検出素
子1、電極2aにつける方法は、例えばZrO−
B2O3系ガラスペーストをスプレーガンによつて
噴霧付着させる。もちろん付着させない部分には
テープ等のマスキングを施しておく。次に、テー
プを除き、乾燥後約850℃で焼成することによつ
て膜2cを形成することができる。
5はパイプで、パイプ5はハウジング4を介し
て排気管(図示しない)に接続され、上記導電体
3dは電源の接地側(−)にハウジング4、排気
管を介して接地される。上記パイプ5はハウジン
グ4に溶接固定してあり、ともに耐熱耐食性金属
で構成してある。なお、パイプ5には排気ガス通
過用の穴5aが設けてある。6は無機質のガラス
シール剤であり、セラミツク体3とパイプ5との
間に、セラミツク体3の貫通穴3aの開口部を塞
ぐよう充填されており、固化状態になつている。
このガラスシール剤6により排気ガスのシールお
よびサブリード線2bの絶縁固定が確保されてい
る。7はアルミナ、マグネシウム等の粉末で、サ
ブリード線2b間の固定、電気絶縁性を保つもの
である。8は耐熱性金属のパイプで、前記パイプ
5に溶接固定されている。9は前記サブリード線
2bと溶接によつて接続導通している一対のリー
ド線で、このリード線9の外側にはガラスウール
あるいは耐熱性ゴム等の耐熱電気絶縁材質より成
るカバー10がかぶせてあり、更にこのカバー1
0には同材質の他のカバー11がかぶせてあつ
て、リード線9の互いは電気的に絶縁されてい
る。12は耐熱性金属を編んだカバーで、前記カ
バー11の外側にかぶせてある。このカバー12
はパイプ8の端部を8aのごとくかしめることに
よりこのパイプ8に固定されている。なお、パイ
プ5の端部は5cのごとくかしめており、内部の
電気絶縁粉末7の充填密度を高めている。13は
スミセラム(商品名)等の無機接着剤で、セラミ
ツク体3とパイプ5との間に注入固化してあり、
これにより両者は強く固定される。14は接着剤
13を圧縮するための耐熱金属リングである。1
5はパイプ8内において、パイプ5とリード線9
の最外カバー12との間に配置したシリコンゴム
等の耐熱ゴムである。なお、パイプ8とハウジン
グ4とは符号16の部分で溶接固定してある。
上記構成において、カーボン等の導電性物質が
発生した場合、検出素子1の膜2cの形成されて
いない部分にはカーボンが堆積し、検出素子1の
内部へも侵入するが、電極2a間には、耐熱性で
絶縁性があり、かつ実質的にガス不浸透性の膜2
cが形成されているので、カーボン等の導電性物
質が堆積したり、内部へ侵入することが少なく、
電極2a間にはリーク電流は流れず、従つて検出
素子1の電気抵抗値が低下することがない。又、
電極2aの表面でガスと接触する可能性のある部
分すなわち露出部には膜2cが形成されているの
で、腐食性ガス、酸化還元ガスの影響を受けるこ
とが少なく、さらに電極材料とカーボンとの反応
による劣化もなく、従つて折損等による不良もな
い。
第5図に本発明の他の実施例を示す。電極2a
にはNi−Cr合金よりなり、膜2cはアルミナを
主成分とする緻密なガス不浸透性の耐熱電気絶縁
性材料で、ペースト状にしてから各部へ塗布し、
高温で焼成することによつて形成されている。
又、電極2a間の中心には膜2cは形成されてお
らず電極2aの露出部と検出素子1への電極2a
の周囲にのみ形成されている。
第6図は、電極2a、検出素子1へそれぞれ材
質の異なる絶縁性かつガス不浸透性である膜2
c,2dを形成させた本発明の他の実施例を示す
ものである。膜2cはスピネルからなり、プラズ
マ溶射等の方法によつて、あらかじめ(成形前)
形成しておく、次に膜2cが形成された電極2a
の露出部を用いて検出素子1の粉末成形し焼成す
る。その後、SiO2−Al2O3−CaO系粉末ガラスを
スプレー法で検出素子1部へ塗布し、約900℃で
焼成することによつて膜2dを形成した。なお、
電極2aはFe−Ni−Co系合金、検出素子1は
CoO−AgO系である。
なお、各実施例の膜の厚みは、膜の材質、電
極、検出素子の材質によつて異なるが通常0.001
〜1mm、好ましくは0.005〜0.1mmが望ましい。厚
みが薄すぎると効果が損われ、逆に厚すぎると付
着強度が低下する。また、本発明におけるガス検
出素子の材料は上述の酸化チタン、酸化スズ、酸
化コバルトに限定される、酸化ニオブ、酸化ジル
コニウム、酸化ジルコニウム−酸化イツトリウム
固溶体等、ガス成分に応じた電気信号を示すもの
であればよい。
以上述べたごとく、本発明は一対の電極2aの
露出部およびこの電極2aと検出素子1との接触
部に、絶縁性かつガス不浸透性の膜を形成させた
から、カーボン等の導電性物質が検出素子1の表
面に堆積したり、内部へ侵入することによる電極
2a間に生じるリーク電流を防ぐことができ、従
つて検出素子1の示す電極信号を正しく検出でき
る効果を有する。
又、電極2aの露出部にも絶縁性かつガス不浸
透性の膜を形成させたから、検出ガス中の腐食性
のガスや、カーボン等による電極2aの劣化が少
なく、従つて耐久性を向上させる効果を有する。
さらに、従来電極2aとしては耐久性を考慮して
Pt、Pt−Rh合金等で比較的太い(φ0.5mm程度)
線形のものを使用していたが、もつと細いものを
使用することが可能になり、又、安価な材料を用
いることが可能になり、従つて、低コストで製作
できる効果も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図ア乃至第1図カは従来の説明に供するも
ので第1図アはセラミツク体とガス検出素子との
取付状態を示す斜視図、第1図イはガス検出素子
を示す正面図、第1図ウはセラミツク体3の底面
図、第1図エはセラミツク体にカーボン等が付着
した状態を示す正面図、第1図オは第1図エの底
面図、第1図カは第1図エの場合の等価回路図、
第2図は本発明の一実施例を示す断面図、第3図
は第2図の部分拡大断面図、第4図アは第3図の
ガス検出素子を示す正面図、第4図イは第4図ア
の底面図、第5図アは本発明の他の実施例を示す
正面図、第5図イは第5図アの底面図、第6図ア
は本発明の他の実施例を示す正面図、第6図イは
第6図アの底面図である。 1……ガス検出素子、2a……電極、2c,2
d……膜、3……セラミツク体、3a……貫通
穴。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 検出ガス中のガス成分に応じた電気信号を示
    すガス検出素子と、このガス検出素子に一部が埋
    設され、前記ガス検出素子の電気信号を取り出す
    一対の電極とを備え、前記電極の露出部ならびに
    前記電極と前記ガス検出素子との接触部に、絶縁
    性を有しかつガス不浸透性の膜を形成させること
    により前記一対の電極間を前記露出部ならびに前
    記接触部において実質上絶縁したことを特徴とす
    るガス成分検出器。
JP10404980A 1980-07-28 1980-07-28 Gas component detector Granted JPS5728241A (en)

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